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잡파가 섞인 뇌파의 비선형 및 독립성분 분석
Nonlinear and Independent Component Analysis of EEG with Artifacts

김응수   (대전대학교 대학원 전자공학과UU0000411  ); 신동선   (대전대학교 대학원 전자공학과UU0000411  );
  • 초록

    뇌 기능의 연구수단으로써 널리 사용되고 있는 뇌파(Electroencephalogram, EEG)는 측정시에 노이즈(noise)나 잡파(artifact)가 섞여서 측정되기 쉽다. 본 연구에서는 뇌파에 포함된 잡파들을 분리하기 위해서 독립성분분석(ICA)을 뇌파신호에 적용하였다. 먼저 정상인의 안구운동(Eye Movement)과 관련된 잡파가 나타나는 뇌파 신호에 대해서 독립성분분석을 적용하여 소스로 추정되는 각각의 독립성분들을 분리해 내었다 분리된 신호에 대하여 잡파로 보이는 신호를 제거하고 재구성된 뇌파 신호와 잡파가 제거되기 전인 원래의 신호에 대하여 각각 상관차원(correlation dimension) 및 리아프노프 지수(Iyapunov exponent)등과 같은 비선형 분석법을 적용하여 두 신호의 유의한 차이점을 밝히고, 분리된 독립 신호들의 해부학적 발생위치 및 분포를 추정하였다. 시각적으로 복잡한 뇌파신호에 대하여 독립성분분석을 통하여 뇌 활동의 시각적, 공간적 분석이 가능함을 나타내었을 뿐만 아니라 비선형 분석을 통한 뇌파 신호의 정량적 분석을 통하여 시각적으로 복잡한 뇌파의 유의미한 변화를 관찰할 수 있었다.


    In measuring EEG, which is widely used for studying brain function, EEG is frequently mixed with noise and artifact. In this study, the signals relevant to the artifact were distracted by applying ICA to EEG signal. First, each independent component which was assumed to be the source was separated by applying ICA to EEG which involved artifact relevant to the eye movement of a normal person. Next, the signal which was assumed to be artifact was removed from the separated 18 independent components, and the nonlinear analysis method such as correlation dimension and the Iyapunov exponent was applied to each reconstructed EEG signal and the original signal including artifact in order to find meaningful difference between the two signals and infer the anatomical localization of its source and distribution. This study shows it is possible not only to analyze the brain function visually and spatially for visually complex EEG signal, but also to observe its meaningful change through the quantitative analysis of EEG by means of the nonlinear analysis.


  • 주제어

    뇌파 .   잡파 .   독립성분분석 .   비선형분석 .   상관차원 .   리아프노프 지수.  

  • 참고문헌 (20)

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    20. 김대식, 김영배, "뇌파 검사학", 고려의학, 2001. 

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    1. 2000 "확률 펄스 신경회로망의 On-chip 학습 알고리즘" 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems 10 (3): 270~279    
    2. 2000 "상호정보에 의한 감성상태 뇌파분석" 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems 10 (4): 304~309    
    3. 2001 "뇌파의 연령별 스펙트럼 및 비선형적 분석" 대한임상신경생리학회지 = Korean journal of clinical neurophysiology 3 (1): 31~36    
    4. 2002 "EEG신호의 독립성분 분석과 소스 위치추정" 정보처리학회논문지. The KIPS transactions. Part B. Part B b9 (1): 35~46    
    5. 2002 "EEG 잡파 특성 분석" 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems 12 (4): 366~372    
    6. 2003 "안면근에 의해 발생되는 신호를 이용한 방향 제어" 퍼지 및 지능시스템학회 논문지 = Journal of fuzzy logic and intelligent systems 13 (4): 427~432    
    7. 2004 "뇌파기반 뇌-컴퓨터 인터페이스 기술" 정보과학회지 = Communications of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers 22 (2): 5~19    
    8. 2005 "원격 제어 모니터링 시스템을 위한 임베디드 리눅스 시스템의 다중 채널 직렬 장치 구현" 한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences 9 (5): 1039~1044    
    9. 2006 "파킨슨병 환자의 정량적 뇌파분석 -비선형분석을 이용한 정상인 및 본태성 진전 환자와의 비교" 대한임상신경생리학회지 = Korean journal of clinical neurophysiology 8 (2): 135~145    
    10. 2008 "모바일 환경을 위한 맞춤형 서비스 유비쿼터스 영상전송 시스템의 설계" 한국해양정보통신학회논문지 = The journal of the Korea Institute of Maritime Information & Communication Sciences 12 (4): 791~799    
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